面向对象设计原则 7 种

面向对象设计原则 

 

在进行软件开发时,不仅需要将基本的业务完成,还要考虑整个项目的可维护性可复用性

因此在编写代码时,应该尽可能的规范,不然随着项目的不断扩大,整体结构只会越来越遭。

为了避免这种情况的发生,应该尽量遵守面向对象设计原则

 

1. 单一职责原则(Simple Responsibility Principle,SRP)

是最简单的面向对象设计原则,它用于控制类的粒度大小。

一个对象应该只包含单一的职责,并且该职责被完整地封装在一个类中。

 

// 程序员
class Coder{
   // 编程
   public void coding(){
  }
}

// 工人
class Worker{
   // 打螺丝
   public void work(){
  }
}

// 骑手
class Rider {
   // 送外卖
   public void ride(){
  }
}

在设计 Mapper、Service、Controller 等都应该采用单一职责原则根据不同的业务划分,作为实现高内聚低耦合的指导方针。

实际上微服务也是参考了单一职责原则,每个微服务只应担负一个职责。

 

 

2. 开闭原则(Open Close Principle)

是重要的面向对象设计原则。

 

软件实体应当 对扩展开放,对修改关闭。

一个软件实体,比如类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭。

其中,对扩展开放是针对提供方来说的,对修改关闭是针对调用方来说的。

比如程序员分为前端程序员、后端程序员,他们要做的都是去打代码,具体如何打代码根据不同语言的程序员决定。

将程序员打代码的行为抽象成统一的接口或抽象类,就满足了开闭原则的第一个要求:对扩展开放

哪个程序员使用什么语言怎么编程,是自己在负责,不需要其他程序员干涉,就满足第二个要求:对修改关闭

// 程序员
public abstract class Coder {
   public abstract void coding();
   // Java程序员
   class JavaCoder extends Coder{
       @Override
       public void coding() {
      }
  }
   // Python程序员
   class PythonCoder extends Coder{
       @Override
       public void coding() {
      }
  }
   // PHP程序员
   class PHPCoder extends Coder{
       @Override
       public void coding() {
      }
  }
}

通过提供一个 Coder 抽象类,定义出编程的行为,但是不进行实现,而是开放给其他具体类型的程序员来实现。这样就可以根据不同的业务进行灵活扩展了,具有较好的延续性。

 

3. 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

简单的说就是,子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能:

  • 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。

  • 子类可以增加自己特有的方法。

  • 子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(方法的输入/形参)要比父类方法的输入参数更宽松。

  • 子类的方法实现父类的方法时(重写/重载/实现抽象方法),方法的后置条件(方法的输出/返回值)要比父类更严格(与父类一样)。

// 程序员
public abstract class Coder {
   // 写代码
   public void coding() {
  }
   // Java程序员
   class JavaCoder extends Coder{
       // 打游戏
       public void game(){
      }
       // 写代码
       @Override
       public void coding() {
      }
  }
}

这里对父类的方法进行了重写,父类的行为就被子类覆盖了,这个子类已经不具备父类的原本的行为,违背了里氏替换原则。

对于这种情况,我们不需要再继承自 Coder 了,可以提升一下,将此行为定义到 People 中:

// 人类
public abstract class People {
   // 写代码。这个行为还是定义出来,但是不实现
   public abstract void coding();  
   // 程序员
   class Coder extends People{
       // 写代码
       @Override
       public void coding() {
      }
  }
   // Java程序员
   class JavaCoder extends People{
       // 打游戏
       public void game(){
      }
       // 写代码
       @Override
       public void coding() {
      }
  }
}

里氏替换也是实现开闭原则的重要方式

 

 

4. 依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)实现低耦合

是我们一直在使用的,最明显的就是 Spring 框架了。

高层模块不应依赖于底层模块,它们都应该依赖抽象。抽象不应依赖于细节,细节应该依赖于抽象。

高层模块,底层模块,细节 都应该依赖于抽象

1.各模块强关联

public class UserController {
   UserService service = new UserService();
   // 调用服务
   static class UserService {
       UserMapper mapper = new UserMapper();
       // 业务代码......
  }
   static class UserMapper {
       // CRUD......
  }
}

公司业务需求变化

public class UserController {
   UserServiceNew service = new UserServiceNew();
   // 调用服务
   // 服务发生变化,新的方法在新的服务类中
   static class UserServiceNew {
       UserMapper mapper = new UserMapper();
       // 业务代码......
  }
   static class UserMapper {
       // CRUD......
  }
}

各个模块之间是强关联的,一个模块是直接指定依赖于另一个模块。虽然这样结构清晰,但是底层模块的变动,会直接影响到其他依赖于它的高层模块。如果项目很庞大,这样的修改将是一场灾难。

 

2.spring框架

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
       UserController controller = new UserController();
  }
   
   interface UserMapper {
       // 接口中只做 CRUD 方法定义
  }
   static class UserMapperImpl implements UserMapper {
       // 实现类完成 CRUD 具体实现
  }
   
   
   interface UserService {
       // 业务接口定义......
  }
   static class UserServiceImpl implements UserService {
       // 现在由Spring来为我们选择一个指定的实现类,然后注入,而不是由我们在类中硬编码进行指定
       @Resource  
       UserMapper mapper;
       // 业务代码实现......
  }
   
   
   static class UserController {
       // 直接使用接口,就算你改实现,我也不需要再修改代码了
       @Resource
       UserService service;  
       // 业务代码......
  }
   
}

通过使用接口,将原有的强关联给弱化,只需要知道接口中定义了什么方法然后去使用即可。而具体的操作由接口的实现类来完成,并由 Spring 来为我们注入,而不是我们通过硬编码的方式去指定。

 

5. 接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)实现高内聚

实际上是对接口的细化。

客户端不应依赖那些它不需要的接口。

定义接口的时候,注意接口的粒度,细化接口,不然就是接口不匹配

// 电子设备
interface Device {
   // 获取 CPU 信息
   String getCpu();
   // 获取类型
   String getType();
   // 获取内存
   String getMemory();
}

// 电脑是一种电子设备,那么就实现此接口
class Computer implements Device {
   @Override
   public String getCpu() {
       return "i9-12900K";
  }
   @Override
   public String getType() {
       return "电脑";
  }
   @Override
   public String getMemory() {
       return "32G DDR5";
  }
}

// 电风扇也算是一种电子设备
class Fan implements Device {
   @Override
   public String getCpu() {
       // 风扇没有 CPU
       return null;  
  }
   @Override
   public String getType() {
       return "风扇";
  }
   @Override
   public String getMemory() {
       // 风扇没有内存
       return null;  
  }
}

电风扇适配该接口,不匹配,风扇压根就不需要 CPU 和内存

 

接口粒度细化

// 智能设备
interface SmartDevice {
   // 获取 CPU 信息
   String getCpu();
   // 获取类型
   String getType();
   // 获取内存
   String getMemory();
}

// 普通设备
interface NormalDevice {
   // 获取类型
   String getType();
}

// 电脑是一种智能设备,继承智能设备接口
class Computer implements SmartDevice {
   @Override
   public String getCpu() {
       return "i9-12900K";
  }
   @Override
   public String getType() {
       return "电脑";
  }
   @Override
   public String getMemory() {
       return "32G DDR5";
  }
}

// 电风扇是一种普通设备,继承普通设备接口
class Fan implements NormalDevice {
   @Override
   public String getType() {
       return "风扇";
  }
}

 

6. 合成复用原则(Composite Reuse Principle)实现低耦合

核心就是委派

优先使用对象组合,而不是通过继承来达到复用的目的。

在一个新的对象里面使用一些已有的对象,使之成为新对象的一部分,新的对象通过向这些对象的委派达到复用已有功能的目的。在考虑将某个类通过继承关系在子类得到父类已经实现的方法时,应该先考虑使用合成的方式来实现复用。

 

1.继承

class A {
   public void connectDatabase(){
       System.out.println("我是连接数据库操作!");
  }
}
// 直接通过继承的方式,得到 A 的数据库连接逻辑
class B extends A{    
   public void test(){
       System.out.println("我是B的方法,我也需要连接数据库!");
       // 直接调用父类方法
       connectDatabase();  
  }
}

耦合度太高了

通过继承的方式实现复用,是将类 B 直接指定继承自类 A 的。如果有一天,由于业务的更改,数据库连接操作不再由A来负责,而是由C去负责。就不得不将需要复用 A 中方法的子类全部进行修改,这样是费时费力的。并且还有一个问题,通过继承子类会得到一些父类中的实现细节,比如某些字段或是方法,这样直接暴露给子类,并不安全。

 

  1. 对象组合 (通过对象之间的组合,我们就大大降低了类之间的耦合度,并且 A 的实现细节,B 也不会直接得到了。)

将类对象 作为 形参 传入(或者 作为对象直接传入) 或者 抽象成为一个接口(更灵活)

形参

class A {
   public void connectDatabase(){
       System.out.println("我是连接数据库操作!");
  }
}
// 不进行继承,而是在用的时候给我一个 A,当然也可以抽象成一个接口,更加灵活
class B {  
   public void test(A a){
       System.out.println("我是B的方法,我也需要连接数据库!");
       // 通过对象 A 去执行
       a.connectDatabase();  
  }
}


传入对象
   
class A {
   public void connectDatabase(){
       System.out.println("我是连接数据库操作!");
  }
}
class B {
   
   A a;
   
   // 在构造时就指定好
   public B(A a){  
       this.a = a;
  }
   
   public void test(){
       System.out.println("我是B的方法,我也需要连接数据库!");
       // 通过对象 A 去执行
       a.connectDatabase();  
  }
   
}    

 

 

7. 迪米特法则(Law of Demeter)实现低耦合

又称最少知识原则,是对程序内部数据交互的限制。

每一个软件单位对其他单位都只有最少的知识,而且局限于那些与本单位密切相关的软件单位。

一个类/模块对其他的类/模块有越少的交互越好。当一个类发生改动,与其相关的类需要尽可能少的受影响。这样我们在维护项目的时候会更加轻松一些。其实本质还是降低耦合度

  1. 传入整个对象

public class Main {
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       // 假设我们当前的程序需要进行网络通信
       Socket socket = new Socket("localhost", 8080);  
       Test test = new Test();
       // 现在需要执行 test 方法来做一些事情
       test.test(socket);  
  }
   static class Test {
       // 比如 test 方法需要得到我们当前 Socket 连接的本地地址
       public void test(Socket socket){
           System.out.println("IP地址:" + socket.getLocalAddress());
      }
  }
}

虽然这种写法没有问题,直接提供一个 Socket 对象供使用,然后再由 test 方法来取出 IP 地址。但是这样显然违背了迪米特法则,实际上这里的 test 方法只需要一个 IP 地址即可。完全可以只传入一个字符串,而不是整个 Socket 对象,这样就保证了与其他类的交互尽可能的少。要是某一天,Socket 类中的这些方法发生修改了,那我们就得连带着去修改这些类,很麻烦。

就像在餐厅吃完了饭,应该是自己扫码付款,而不是直接把手机交给老板来帮你操作付款。

 

2.只传入该函数所需要的,一个字符串 (或者传入一个对象的其中一个属性)

public class Main {
   
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       Socket socket = new Socket("localhost", 8080);
       Test test = new Test();
       // 在外面解析好再传入
       test.test(socket.getLocalAddress().getHostAddress());  
  }
   
   static class Test {
       // 一个字符串就搞定了
       public void test(String str){  
           System.out.println("IP地址:"+str);
      }
  }
   
}

这样类与类之间的耦合度降低

posted @ 2022-12-15 00:11  kuaiquxie  阅读(42)  评论(0编辑  收藏  举报